Sodium Copper Chlorophyllin은 안전한가?

엽록소 is a 천연 색소that is safe and has certain physiological functions. Modern research has found that chlorophyll can not only be used as a natural coloring agent in food or cosmetics, but also has important physiological activities, such as anti-mutagenic, cholesterol-lowering and constipation-relieving effects [1]. In addition, because the molecular structure of chlorophyll is very similar to that of human hemoglobin, with the only difference being the central ions, chlorophyll is also used to treat anemia [2].

또한, 엽록소는 또한 정상 적혈구의 성장을 촉진 할 수 있으며, 신체를 증가 's 산소 함량, 그리고 촉진 세포 분열, 그럼으로써 body's 대사 [3].그러나 엽록소는 물에 용해되지 않고 빛과 특정온도조건에서는 쉽게 분해되여 응용에 제한을 받는다.엽록소 중심의 마그네슘이온을 구리, 철, 아연 등의 금속이온으로 치환하여 형성된 생성물이 엽록소보다 안정적이고 수용성이며, 여전히 엽록소와 비슷한 색과 생리적 기능을 가지고 있다는 연구결과가 있다.따라서 엽록소 유도체에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으며, 마그네슘 이온을 구리 이온으로 치환하여 구리 엽록소나트륨 염을 만드는 방법이 가장 널리 사용되는 방법이다 [2].

본 논문은 나트륨 구리 엽록소 린의 구조 및 특성에 대한 개요를 제공하여 제조 공정에 초점을 맞춘다.또한 문제점 및 가능한 개선점을 요약하여 추후 연구 및 관련 제품 개발을 위한 이론적 기초를 제공하고 있다.

나트륨 구리 엽록소의 구조 및 특성 1

나트륨 구리 엽록소의 구조 1.1

의 분자 공식입니다엽록소린 구리 나트륨 소금 are C34 H31 O6 N4 CuNa3 and C34 H30 O5 N4 CuNa2, and the relative molecular masses are about 724.17 and 684.16. Chlorophyllin copper sodium salt is a product prepared 에서chlorophyll through a series of reactions. Chlorophyll contains four pyrrole rings linked to each other by methylene groups (= C –), forming a stable conjugated system. A magnesium ion is bound to the centre of the conjugated system, and two esterified carboxyl groups are attached to the side chains of the conjugated system, which are esterified with methanol and phytol [4]. Sodium copper chlorophyllin is a product of saponification of chlorophyllin to remove phytol and methanol, and the replacement of Mg2+ by Cu2+ under acidic conditions. The molecular structures of chlorophyllin and 나트륨 구리 chlorophyllin are shown in Figure 1.

나트륨 구리 엽록소의 성질 1.2

Sodium copper chlorophyllin is easily soluble in water, slightly soluble in alcohols, and insoluble in oils, fats and petroleum ether. It is dark green in color and in powder form. Its aqueous solution is transparent blue-green. If Ca2+ is present, it will precipitate. Scanning with UV-Vis spectroscopy shows that there are maximum absorption peaks in the wavelength ranges 405 nm ± 3 nm and 630 nm ± 3 nm.

나트륨 구리 엽록소 린의 기능 응용 프로그램 2

2.1 식품 응용 분야

Sodium copper chlorophyllin은 젤리, 통조림 채소, 캔디, 음료, 과일 및 야채 주스 음료, 구운 음식, 준비된 와인 등과 같은 제품에 사용할 수 있도록 승인되어 있다 [5].

2.2의학적 적용

연구에 따르면sodium copper chlorophyllin has the effect of protecting and promoting the liver, and can also treat jaundice and other diseases [6]; moreover, sodium copper chlorophyllin can enhance hematopoietic function, promote the production of hemoglobin, and treat symptoms such as anemia [7]; sodium copper chlorophyllin has the effect of regulating oral microorganisms, preventing tooth decay and periodontitis, and eliminating bad breath in the mouth and respiratory tract [8]. In addition, sodium copper chlorophyllin is also used to treat eczema, frostbite, acute pancreatitis and other diseases [9].

2.3 염색용도

나트륨 구리 클로로필 린은 염색에 사용할 수 있으며 환경 친화적이고 에너지 절약형 염료입니다.이를 염색에 활용하면 바이오매스 자원을 충분히 활용할 수 있을 뿐만 아니라 생태와 환경보호를 추구하는 현재의 컨셉에도 부합한다.왕나, 양루이링 등 [10-11]은 연구를 통해 sodium copper chlorophyllin 염료가 산성 조건에서 양모, 실크, 나일론을 염색하는데 적합하며 sodium copper chlorophyllin으로 염색한 후 이들 재료의 색조도 level 3 이상에 달할 수 있음을 발견하였다.

2.4기타 응용 분야

루안 (Ruan) [12]은 엽록소 필린 구리 나트륨 염 전극을 사용한 전고체 상태 슈퍼커패시터가 휨성과 유연성이 우수하다는 것을 발견하였다.이는 또한 클로로필린 구리 나트륨 소금을 전고체 상태의 슈퍼커패시터에 적용할 수 있는 가능성을 보여준다.

sodium copper chlorophyllin의 제조 과정에 대한 연구 3

나트륨 구리 엽록소 필린의 준비에는 엽록소의 추출과 엽록소를 사용하여 나트륨 구리 엽록소를 준비하는 것이 포함됩니다.

엽록소 추출 3.1

연구에 따르면 엽록소를 추출하는 방법은 주로 용매 추출, 초음파 보조 추출, 초임계 유체 추출, 기타 방법 [13] 등이 있다.가장 일반적으로 사용되는 방법은 용매 추출법이다.이 방법은 닮으면 닮는다 (like melting)는 원리에 바탕을 두고 있다.추출용매와 추출된 물질의 화학적 성질이 유사할수록 용매에서 추출물의 용해도가 크고 추출이 용이하다.엽록소는 친수성인 포르피린 (porphyrin) 군과 지방성인 엽로필롤 (chlorophyllol) 구조를 가지고 있다 [13].

지방성 엽록소린에는 20개의 탄소원자가 있는데 탄소사슬이 길수록 그 극성이 낮고 지방성이 강하고 친수성이 약한가를 결정한다.반대로 극성 porphyrin 구조는 그 극성을 높여준다.따라서 엽록필린을 추출하는데 가장 좋은 용매는 아세톤, 에탄올, 에테르 등과 같은 적당히 극성을 띤 유기용매이다.흔합 용매의 극성은 아래 표 1에 나타내었다.

Yang Jun [14] experimentally compared the effect of more than ten solvents such as 100% anhydrous ethanol and 100% acetone on the extraction rate of chlorophyll. The result was that the best extraction solvent was a mixture of acetone and anhydrous ethanol (1:2, v/v) with a mass fraction of 85%. The mixed solvent has a better extraction effect than a single solvent, which can be considered as a synergistic extraction effect. It can also be considered that the properties of the mixed solvent are more similar to those of the extract, resulting in a higher extraction rate. Although the mixed solution of acetone and other solvents has a high chlorophyll extraction rate, acetone has a low flash point, is explosive and highly volatile, and is therefore dangerous to use on a large scale in industrial applications. Therefore, it is necessary to replace acetone with a reagent that is highly safe and low in toxicity as the solvent for extracting chlorophyll. Ethanol is low in volatility, low in toxicity and highly safe, and it has a high extraction rate for chlorophyll, making it the best reagent for industrial chlorophyll extraction.

엽록소는 엽록체의 단백질과 지질 이중층 사이에 위치한다.친수성의 porphyrin group은 단백질과 연결되어 있고, 소수성의 chlorophyllol은 지질층과 연결되어 있다.엽록소를 추출할 때 소량의 물을 넣으면 단백질로부터 엽록소의 친수기를 분리하는데 유리하므로 엽록소를 쉽게 추출할수 있다.방자양 [15]은 에탄올과 물 농도 비가 4:1일 때 엽록소의 최대 추출율은 12.8 g/kg 이었다.100% 에탄올을 사용하였을 때 추출율이 감소하였다.

Supercritical fluid extraction technology is a new separation technology that has low operating temperatures, high separation efficiency and high solvent recovery rates. It has been used in recent years to extract the active ingredients of plants and Chinese herbal medicines. Lefebvre [16] found that chlorophyll can be obtained by adding 30% polar modifier to carbon dioxide by supercritical fluid extraction.

초음파를 이용한 추출 기술도 분리와 추출에 자주 쓰인다.초음파 진동의 cavitation 효과는 세포용해를 촉진시켜 용매추출을 용이하게 할 수 있다.최 [17]는 초음파보조추출법을 이용한 엽록소의 추출율이 유기용매를 이용한 엽록소보다 높게 나타났다.

나트륨 구리 엽록소 린의 준비 3.2

나트륨 구리 엽록소 필린의 제조는 saponification, 산성화, 구리 치환 및 소금 형성의 네 가지 반응 단계를 포함한다.또한 원료의 엽록소 함량이 극히 낮기 때문에 추출 후 많은 불순물을 함유하게 된다.따라서, 이러한 필요한 반응 단계 외에 정제 및 불순물 제거 단계도 추가됩니다.사실, 기존 공정은 불완전한 saponification, 구리 대체 중"녹색 손실", 불량 정화 결과, 낮은 제품 품질 등 특정 단점이 있습니다.따라서, 더 많은 개선이 필요하다.

구리 나트륨 엽록소 필린의 원리 (1) Saponification

The two ester groups on the chlorophyllin molecule react with sodium hydroxide to form a saponification reaction, which removes phytol and methanol to form a water-soluble sodium chlorophyllin salt (using chlorophyllin a as an example, see Figure 2).

(2) 산성 화

산성 환경에서는 수소이온이 엽록소염에 있는 마그네슘과 나트륨이온을 대체하여 엽록산과 마그네슘 및 황산나트륨을 형성한다 (그림 3 참조).

(3) 구리 세대

산성매질에서 일정량의 쿠소 4 용액을 넣으면 엽록소 분자의 수소이온이 구리이온으로 치환되어 진한 녹색의 구리 엽록필린을 형성한다 (그림 4 참조).

(4) 소금 형성

클로로필린 구리산을 용해시키고 수산화나트륨 용액과 반응시켜 수용성 구리 나트륨 클로로필린 소금을 얻는다 (그림 5 참조).

준비과정의 문제점 및 개선점 3.2.2

엽록소의 saponification 정도는 구리 치환 반응의 진행에 영향을줄뿐만 아니라 나트륨 구리 엽록소 염의 수율, 색상 및 질감에도 영향을 미친다.일부 연구에서는 pH 가 석화 반응에 미치는 영향을 탐구하여 최적의 석화 조건은 pH = 11 또는 12 라는 결론을 내렸다 [3, 18-21].그러나 시중의 대부분의 pH 미터와 pH 테스트 스트립은 수용액에서만 사용하기에 적합하며 엽록소에 대한 추출 용매는 에탄올과 아세톤과 같은 고농도의 유기 시약입니다.이러한 조건에서 측정된 pH 값은 특정 편차의 영향을 받으며 안정적이지 못하다.따라서 석화 반응은 pH 값만이 아니라 실제 첨가된 NaOH의 양을 기준으로 탐색해야 한다.

엽록소는 지용성 물질로 석화 전에 석유 에테르에 녹을 수 있다.saponification 후에는 수용성 엽록소듐이 형성되며 석유 에테르에는 용해되지 않는다.따라서 석출반응 후 추출을 위해 석유 에테르를 첨가하고, 석출반응의 완전성은 석유 에테르층의 층격 및 상태에 의해 예측할 수 있다.두 상이 명확하게 분리되고 에테르층이 노란색 [21] 일 때 반응이 완료된다.

때sodium copper chlorophyllin의 산성화, 많은 연구는 pH를 약 2.5로 조정하기 위해 엽록소듐 용액에 특정 농도의 황산을 첨가하고 일정 기간 동안 반응 한 후 황산구리를 첨가합니다 [22-24].실제로 pH를 2.5로 직접 조절하면 엽록소의 나트륨 염의 포르피린 구조가 파괴될 수 있으며 이로 인해 구리 엽록소가 녹색을 잃게 되고 더 나아가 구리 엽록소 나트륨의 품질에 영향을 미친다.산성화의 목적은 구리를 더 쉽고 편리하게 대체하기 위한 것입니다.산성화를 하면 황산구리와 수산화나트륨이 반응하여 수산화구리와 같은 다른 물질을 형성하는 것도 피할 수 있다.따라서 구리 대체물을 산성화할 때는 먼저 pH를 중성으로 조절하고, 적절한 양의 황산구리를 첨가하여 반응시킨 다음 용액을 2.5로 조절한다.이것은 너무 산성 환경에 의해 발생 될 수있는 엽록소의 나트륨 염에서 포르피린 구조의 파괴를 방지 할 수 있습니다.

엽록소는 원료에 매우 적은 양으로 존재하기 때문에 추출 후 불순물이 상대적으로 많으므로 정제 단계가 필요하다.sodium copper chlorophyllin을 제조할 때 saponification 반응을 수행하여 sodium chlorophyllin을 형성한 후 용매 추출을 위해 석유 에테르에 첨가한다.더 높은 제품 품질 [25]을 얻기 위해 지방, 카로틴, 루테인, 피톨 등의 지용성 물질을 제거하는 것이 목적이다.용매 추출시 2 상 용매 내 성분들의 분할계수의 차이가 클수록 분리효과가 좋아지고 불순물 제거율이 높아진다.

전통적인 공정은 에탄올에서 saponification 반응을 수행하여 sodium chlorophyllin 소금을 형성 한 다음 석유 에테르를 사용하여 추출하고 불순물을 제거하는 것입니다.실제로 에탄올-석유에테르 2 상계를 이용한 용매추출의 효과는 저조한데, 일부 지방성 불순물은 에탄올에도 용해도가 높아 불순물 제거 효과가 만족스럽지 못하기 때문이다.에탄올을 회수하면 엽록소의 나트륨 소금이 물에만 녹고, 물과 석유 에테르와의 극성 차이가 크므로 더 좋은 오염 제거 효과를 얻을 수 있다.또한 단일 용매로 여러 번 추출해도 용매에 잘 녹는 소량의 불순물만 제거할 수 있다.하지만 다양한 극성의 시약으로 여러 가지 추출을 하면 다양한 불순물을 분리, 추출할 수 있기 때문에 오염 제거 효과를 높일 수 있다.따라서 용매 추출에는 에틸아세테이트, 부탄올, 클로로포름, 석유에테르 등의 극성이 다른 3~4개의 용매가 사용된다.수용액 엽록소나트륨 용액은 저극성에서 고극성으로 단계적으로 추출하여 극성이 다른 불순물을 제거한다.

또한 구리 치환 반응을 일으켜 구리 엽록소를 형성한 후 물, 저농도 알코올, 석유 에테르 등으로 세척하여 불순물을 제거한다.물로 세척하면 나트륨 이온이나 구리 이온과 같은 수용성 불순물을 과잉 제거할 수 있다.저농도 알코올로 세척하면 saponified 극성 물질을 제거할 수 있고, 석유 에테르로 세척하면 지용성 불순물을 제거할 수 있습니다.마지막으로, 조제한 구리 엽록소를 세척하여 금속 광택이 있는 짙은 녹색의 느슨하고 세밀하며 고품질 제품을 형성합니다.이러한 단계는 고품질 제품을 얻기 위해 불순물을 정화하고 제거하는 데에도 사용됩니다.

4 요약 및 전망

현재 식품 안전에 대한 의식이 높아짐에 따라 많은 합성 색소는 금지되었고 안전한 천연 제품이 더 인기가 있으므로의 발전에 좋은 기회를 제공합니다natural pigment market. Sodium copper chlorophyllin, as a safe natural pigment, can not only be added to food as a coloring agent, but also has good effects and applications in medicine. However, due to the low chlorophyll content in the raw material, there are many impurities after extraction, and there are also certain defects in the existing preparation process, which results in the low quality of most of the sodium copper chlorophyllin products sold on the market. Therefore, there is an urgent need to improve the preparation process and purification method of sodium copper chlorophyllin from different perspectives.

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